Gesmolten Silica Uitstekende thermische en chemische eigenschappen als smeltkroesmateriaal

Gesmolten silica heeft verschillende opmerkelijke kenmerken, zowel wat betreft de mechanische, thermische, chemische als optische eigenschappen:
• Het is hard en robuust, en niet al te moeilijk te bewerken en polijsten. (Men kan ook lasermicrobewerking toepassen.)
• De hoge glasovergangstemperatuur maakt het moeilijker om te smelten dan ander optisch glas, maar impliceert ook dat relatief hoge bedrijfstemperaturen mogelijk zijn. Gesmolten silica kan echter ontglazing (lokale kristallisatie in de vorm van cristobaliet) boven 1100 °C vertonen, vooral onder invloed van bepaalde sporen van onzuiverheden, en dit zou de optische eigenschappen aantasten.
• De thermische uitzettingscoëfficiënt is zeer laag – ongeveer 0,5 · 10−6 K−1. Dit is meerdere malen lager dan bij gewone brillen. Zelfs een veel zwakkere thermische uitzetting rond 10−8 K−1 is mogelijk met een gemodificeerde vorm van gesmolten silica met wat titaniumdioxide, geïntroduceerd door Corning [4] en ultra-low-expansieglas genoemd.
• De hoge thermische schokbestendigheid is het resultaat van de zwakke thermische uitzetting; er is slechts matige mechanische spanning, zelfs als er hoge temperatuurgradiënten optreden als gevolg van snelle afkoeling.
• Silica kan chemisch zeer zuiver zijn, afhankelijk van de fabricagemethode (zie hieronder).
• Silica is chemisch vrij inert, met uitzondering van fluorwaterstofzuur en sterk alkalische oplossingen. Bij verhoogde temperaturen is het ook enigszins oplosbaar in water (aanzienlijk meer dan kristallijn kwarts).
• Het transparantiegebied is vrij breed (ongeveer 0,18 μm tot 3 μm), waardoor het gebruik van gesmolten silica niet alleen in het volledige zichtbare spectrale gebied mogelijk is, maar ook in het ultraviolet en infrarood. De grenzen zijn echter grotendeels afhankelijk van de materiaalkwaliteit. Sterke infraroodabsorptiebanden kunnen bijvoorbeeld worden veroorzaakt door het OH-gehalte en UV-absorptie door metallische onzuiverheden (zie hieronder).
• Als amorf materiaal is gesmolten silica optisch isotroop – in tegenstelling tot kristallijn kwarts. Dit impliceert dat het geen dubbele breking heeft en dat de brekingsindex (zie figuur 1) kan worden gekarakteriseerd met een enkele Sellmeier-formule.